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Die Erfindung betrifft eine Crashanordnung und eine Kraftfahrzeugvorrichtung.
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Eine Kühlung für eine Batterie eines Elektrofahrzeugs umfasst üblicherweise Kühlleitungen, ist außerhalb eines Gehäuses der Batterie angeordnet und über ein aufwendiges Fixierkonzept, bspw. über eine mechanische Verschraubung, mit dem Gehäuse verspannt. Hierdurch ist es möglich, eine Kühlung des Gehäuses zu gewährleisten. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass das Fixierkonzept keine Kriechneigung aufweist. Außerdem sollte das Fixierkonzept einen Pollertest überstehen, bei dem auf das Fixierkonzept bspw. von unten eine Kraft massiv einwirkt. Demnach sind bspw. Fixierkonzepte mit Federn gegenüber einer Crashlast nicht hinreichend stabil genug. Außerdem sind hinsichtlich einer Zusammensetzung eines Materials des Fixierkonzepts eine Wärmeleitung und eine Korrosion zu berücksichtigen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 058 808 A1 ist eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugsantriebsbatterie bekannt. Weiterhin ist aus der Druckschrift
DE 10 2014 106 954 A1 eine Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Batteriepakets bekannt. Eine Batteriekühlungsanordnung ist in der Druckschrift
DE 20 2012 102 969 U1 beschrieben. Eine weitere Anordnung zum Kühlen eines Batteriepakets ist in der Druckschrift
EP 2 945 217 A1 beschrieben.
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Eine Anordnung einer Traktionsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2010 050 826 A1 bekannt. Dabei ist die Traktionsbatterie zwischen Achsen des Kraftfahrzeugs und zwischen längs verlaufenden, seitlichen Schwellern am Unterboden eines Aufbaus mit einem definierten Abstand zu den Schwellern in einem Batteriekasten gelagert.
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Eine Batterietemperiereinrichtung mit Temperiermodulen zum Temperieren einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs ist in der Druckschrift
DE 10 2012 109 728 A1 beschrieben. Dabei sind die Temperiermodule an Außenflächen der Traktionsbatterie angeordnet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2014 108 160 A1 ist eine Unterbodeneinheit zum Versteifen einer Karosserie eines Fahrzeugs zwischen den Vorder- und den Hinterachsen bekannt. Diese Unterbodeneinheit umfasst einen Bodenkörper mit einer Oberseite zum Tragen von Batteriezelleneinheiten einer Traktionsbatterie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs.
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Aus der Druckschrift
WO 2015/071068 A1 ist eine Tragstruktur für ein Rohr eines Wärmetauschers bekannt, die in Kontakt mit einer Batterie für einen Motor eines Fahrzeugs steht.
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Vor diesem Hintergrund werden eine Crashanordnung und eine Kraftfahrzeugvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen der Crashanordnung und der Kraftfahrzeugvorrichtung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Die erfindungsgemäße Crashanordnung ist zum Abstützen einer Kraftfahrzeugvorrichtung an einer Wand eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die Kraftfahrzeugvorrichtung mindestens eine Thermoeinheit aufweist. Dabei umfasst die Crashanordnung mindestens ein elastisch verformbares Crashelement, über das die Kraftfahrzeugvorrichtung mit dem Thermoelement an der Wand abzustützen ist.
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Das mindestens eine Crashelement weist zwei Beinabschnitte und einen Trageabschnitt auf, wobei der Trageabschnitt zwischen den beiden Beinabschnitten angeordnet ist. An einem Ende eines jeweiligen Beinabschnitts, das dem Trageabschnitt abgewandt ist, ist jeweils ein Fußabschnitt angeordnet, der an der Wand des Kraftfahrzeugs abzustützen ist, wobei der Trageabschnitt mit der Kraftfahrzeugvorrichtung zu verbinden und/oder daran zu befestigen ist. In der Regel ist die mindestens eine Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung mit dem Trageabschnitt zu verbinden. Je nach Definition umfasst der Körper des mindestens einen Crashelements den Trageabschnitt, die beiden Beinabschnitte und die beiden Fußabschnitte.
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Der Trageabschnitt des mindestens einen Crashelements weist eine Auflagefläche auf, auf der die mindestens eine Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung zu befestigen ist, wobei die Auflagefläche auf dem Trageabschnitt aufgespritzt ist.
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In Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugvorrichtung ein Gehäuse, wobei die mindestens eine Thermoeinheit auf einer äußeren Wand des Gehäuses angeordnet ist.
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Das mindestens eine Crashelement ist aus einem mit Fasern verstärkten Kunststoff gebildet, wobei die Fasern in einem Körper des mindestens einen Crashelements eine Vorzugsrichtung aufweisen, die sich längs des Körpers, bspw. zwischen zwei Fußabschnitten, des Crashelements erstreckt.
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Weiterhin ist es möglich, dass das mindestens eine Crashelement aus mit Kunststoff beschichtetem Metall gebildet ist.
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Falls die Crashanordnung mehrere Crashelemente aufweist, sind bspw. einige davon aus mit Fasern verstärktem Kunststoff und einige aus mit Kunststoff beschichtetem Metall gebildet.
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Außerdem ist das mindestens eine Crashelement, d. h. zumindest dessen Körper, bandförmig ausgebildet, wobei sich Fasern innerhalb des Körpers entlang einer Längsachse des bandförmigen Körpers erstrecken.
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In Ausgestaltung sind die mindestens eine Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung und das mindestens eine Crashelement zu verbinden, wobei die mindestens eine Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung in der Regel mit dem Trageabschnitt des mindestens einen Crashelements zu verbinden ist. Dabei ist es auch möglich, dass die mindestens eine Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung und das mindestens eine Crashelement, bspw. über den Trageabschnitt, aneinander zu befestigen sind.
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Weiterhin ist jeder Fußabschnitt des mindestens einen Crashelements halbkreisförmig gebogen und dazu ausgebildet, auf der Wand des Kraftfahrzeugs flexibel beweglich aufzuliegen. Bei einer Veränderung eines Abstands zwischen der Kraftfahrzeugvorrichtung und der Wand werden zumindest die Beinabschnitte des mindestens einen Crashelements elastisch verformt und Positionen der Fußabschnitte auf der Wand verändert, wobei die Fußabschnitte entlang der Wand gleiten.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugvorrichtung ist über mindestens ein Crashelement einer Ausführungsform der voranstehend vorgestellten Crashanordnung an und/oder auf einer Wand eines Kraftfahrzeugs abzustützen.
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Die Kraftfahrzeugvorrichtung weist mindestens eine Thermoeinheit auf, die mit dem mindestens einen Crashelement zu verbinden ist, wobei die mindestens eine Thermoeinheit und das mindestens eine Crashelement miteinander zu verbinden bzw. aneinander zu befestigen sind.
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Als Komponenten umfasst die Kraftfahrzeugvorrichtung in Ausgestaltung mindestens ein Batteriemodul, ein Gehäuse und mindestens eine Thermoeinheit, wobei das Gehäuse das mindestens eine Batteriemodul umschließt, wobei auf einer Außenwand des Gehäuses die mindestens eine Thermoeinheit zu befestigen ist. In Ausgestaltung ist die mindestens eine Thermoeinheit auf das Gehäuse geklebt. Demnach ist die Kraftfahrzeugvorrichtung in der Regel als Batterievorrichtung ausgebildet oder zu bezeichnen.
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Das mindestens eine Crashelement ist in Ausgestaltung aus einem mit langen Fasern, bspw. Glasfasern, verstärkten Kunststoff gebildet, über das die Kraftfahrzeugvorrichtung auf der Wand des Kraftfahrzeugs abzustützen ist.
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Dabei ist die Kraftfahrzeugvorrichtung in Ausgestaltung über das mindestens eine Crashelement mit der Wand zu verbinden sowie elastisch federnd zu verspannen.
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Das mindestens eine bandförmig ausgebildete Crashelement weist zwei federelastische Beinabschnitte sowie einen Trageabschnitt auf, wobei der Trageabschnitt mittig zwischen den beiden Beinabschnitten angeordnet ist. An einem Ende eines jeweiligen Beinabschnitts, das dem Trageabschnitt abgewandt ist, ist ein Fußabschnitt angeordnet, der an der Wand gleitbar anzuordnen ist. Die Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung ist auf dem Trageabschnitt direkt oder indirekt zu befestigen.
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In Ausgestaltung sind zumindest die Beinabschnitte elastisch verformbar. Der Trageabschnitt ist entweder ebenfalls elastisch verformbar oder starr. Demnach ist das Crashelement zumindest teilweise oder vollständig, ggf. elastisch verformbar. Bei einer mechanischen Belastung der Crashanordnung im Falle eines Aufpralls und/oder Unfalls werden mechanische Kräfte durch das mindestens eine Crashelement abgefedert, wobei eine von dem mindestens einen Crashelement zwischen der Thermoeinheit und der Wand des Kraftfahrzeugs bereitgestellte Verbindung trotz der mechanischen Belastung stabil bleibt.
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Weiterhin ist auf dem Trageabschnitt die optionale Auflagefläche angeordnet, auf der die Thermoeinheit zu befestigen und indirekt mit dem Trageabschnitt zu verbinden ist, wobei die Auflagefläche auf dem Trageabschnitt bspw. aufgespritzt ist.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugvorrichtung weist als die mindestens eine Komponente die Thermoeinheit auf, die über mindestens ein Crashelement einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Crashanordnung auf der Wand des Kraftfahrzeugs anzuordnen ist.
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Dabei ist die mindestens eine Thermoeinheit als Leitung ausgebildet, die zumindest als Kühlleitung zu nutzen ist.
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Das Batteriemodul ist mit der mindestens einen Thermoeinheit, die auf das Gehäuse mit einem wärmeleitfähigen Klebstoff geklebt ist, zu kühlen und bei Bedarf auch zu erwärmen.
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Die Kraftfahrzeugvorrichtung ist für ein Batteriemodul eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das von dem Gehäuse umschlossen ist, wobei in dem Batteriemodul elektrische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs über mindestens eine Elektromaschine zu speichern ist.
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Die mindestens eine als Leitung ausgebildete Thermoeinheit, üblicherweise mehrere derartige Leitungen, die je nach Definition als Kühlleitungen zu bezeichnen sind, werden über mehrere Crashelemente mit der Wand des Kraftfahrzeugs verbunden. Ein derartiges Crashelement ist aus einem Faser-Kunststoff-Verbund (FVK), einem Band bzw. Tape aus faserverstärktem Kunststoff, einem Organoblech, das ebenfalls faserverstärkten Kunststoff aufweist, oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) gebildet. Der Körper des Crashelements, das aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften auch als Spannelement und/oder Federelement zu bezeichnen ist, ist in Ausgestaltung aus einem faserverstärkten Band herzustellen.
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Dabei ist es möglich, dass die Auflagefläche über ein Spritzgussverfahren auf dem Körper bzw. Grundkörper des üblicherweise federelastischen Crashelements aufgespritzt ist. Die beschriebene Auflagefläche ist nicht zwingend erforderlich und in der Regel nur abhängig von einer Ausgestaltung der an dem Körper des Crashelements zu befestigenden Thermoeinheit zu verwenden. Es ist auch möglich, die Thermoeinheit ohne die beschriebene Auflagefläche direkt auf dem Crashelement, üblicherweise dem Trageabschnitt des Crashelements bspw. mit einem Klebstoff zu befestigen.
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Durch Einsatz des elastisch verformbaren oder federelastischen Crashelements, das alternativ als Spannelement bzw. Federelement auszubilden und/oder zu bezeichnen ist, ist eine sich ansonsten ergebende Kriechneigung zu eliminieren, da das Crashelement dauerfest und federnd ausgebildet ist. Durch Konstruktion des Crashelements bzw. Federelements ist dessen Steifigkeit bspw. durch Wahl einer Dicke des Kunststoffs, in den die Fasern eingebunden sind, zu wählen. Dabei ist die Steifigkeit je nach Einsatzzweck verschiedenartig einstellbar. Mit der optionalen Auflagefläche in einem nichtfedernden Bereich, in der Regel dem Trageabschnitt, ist es möglich, Funktionen der Thermoeinheit der Kraftfahrzeugvorrichtung in die Crashanordnung zu integrieren.
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Da das mindestens eine Crashelement aus einem mit Fasern, bspw. mit Glasfasern, verstärkten Kunststoff gebildet ist, ist es nicht korrosionsanfällig. Da der Kunststoff allenfalls eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wird auch eine Wärmeleitung zwischen der Thermoeinheit und der Wand des Kraftfahrzeugs vermieden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugvorrichtung.
- 2a zeigt in schematischer Darstellung ein Crashelement einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Crashanordnung für die Kraftfahrzeugvorrichtung aus 1 aus einer ersten Perspektive.
- 2b zeigt in schematischer Darstellung das Crashelement der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Crashanordnung für die Kraftfahrzeugvorrichtung aus 1 aus einer zweiten Perspektive.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Gehäuse 2 der Ausführungsform der Kraftfahrzeugvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Gehäuse 2 hier mindestens ein Batteriemodul umschließt. Dabei sind auf dem Gehäuse 2 mehrere als Leitungen ausgebildete Thermoeinheiten 6 der Kraftfahrzeugvorrichtung angeordnet. In 1 ist entlang einer Linie A-A ein Schnitt entlang einer Leitung und somit einer Thermoeinheit 6 der Kraftfahrzeugvorrichtung angedeutet, der in 2a dargestellt ist. 2a zeigt, dass jeweils eine Leitung 6 über einen Klebstoff 20 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist.
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Dabei zeigt 2a das Beispiel eines Crashelements 4 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Crashanordnung. Das Crashelement 4 umfasst einen ersten Beinabschnitt 8 und einen zweiten Beinabschnitt 10. Als weitere Komponente des Crashelements 4 ist ein Trageabschnitt 12 vorgesehen, der symmetrisch und mittig zwischen den beiden elastisch verformbaren Beinabschnitten 8, 10 angeordnet ist. An einem Ende eines jeweiligen Beinabschnitts 8, 10, der dem Trageabschnitt 12 abgewandt ist, weist das Crashelement 4 jeweils einen Fußabschnitt 14, 16 auf, wobei jeder Fußabschnitt 14, 16 halbkreisförmig ausgebildet ist und auf einer Wand 22, hier einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs, aufliegt.
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Insgesamt ist das Crashelement 4 bandförmig ausgebildet und elastisch verformbar. Dabei ist das Crashelement 4 aus einem Kunststoff gebildet, der durch Fasern, hier durch Glasfasern, verstärkt ist. Dabei erstrecken sich die Fasern zwischen den beiden Fußabschnitten 14, 16, d. h. bspw. ausgehend von dem ersten Fußabschnitt 14 durch den ersten Beinabschnitt 8, den Trageabschnitt 12, den zweiten Beinabschnitt 10 hin zu dem zweiten Fußabschnitt 16.
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Außerdem ist vorgesehen, dass der Trageabschnitt 12 hier im Profil gerade ausgebildet ist. Die beiden Beinabschnitte 8, 10 sind weitgehend, d. h. mindestens über 50% bis 75% ihrer jeweiligen Länge ebenfalls gerade und lediglich in Richtung eines jeweiligen Fußabschnitts 14, 16 geringfügig gebogen ausgebildet. Dagegen ist jeder der beiden Fußabschnitte 14, 16 halbkreisförmig gebogen ausgebildet. In den 2a und 2b ist zudem eine Auflagefläche 18 gezeigt, die über ein Spritzgussverfahren auf dem Trageabschnitt 12 befestigt ist.
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Bei der vorgestellten Ausführungsform der Kraftfahrzeugvorrichtung sowie der Crashanordnung ist das Crashelement 4 über die beiden Fußabschnitte 14, 16 auf und/oder an der Wand 22 des Kraftfahrzeugs abgestützt. Außerdem ist hier jeweils eine Leitung 6 an der Auflagefläche 18 befestigt, die wiederum mit dem Crashelement 4 verbunden ist. Somit ist die Kraftfahrzeugvorrichtung, von der hier das Gehäuse 2 und die Leitung 6 gezeigt sind, über die Leitung 6 mit dem Crashelement 4 verbunden und über das Crashelement 4 an der Wand 22 abgestützt. Demnach ist die Kraftfahrzeugvorrichtung über das Crashelement 4 mit der Wand 22 federelastisch verbunden und/oder verspannt, wobei eine durch das Crashelement 4 bereitgestellte mechanische Verbindung zwischen der Kraftfahrzeugvorrichtung und der Wand 22 auch im Fall einer mechanischen Belastung bei einem Crash bzw. Aufprall stabil ist, da eine dabei auftretende mechanische Kraft durch das federelastische Crashelement 4 aufgenommen bzw. kompensiert wird.
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Diesbezüglich zeigt 2a, dass sich die Beinabschnitte 8, 10 bei einer Veränderung eines Abstands zwischen der Kraftfahrzeugvorrichtung, d. h. deren Gehäuse 2 und der darauf aufgeklebten Leitung 6, und der Wand 22 elastisch verformen, wobei die an der Wand 22 aufliegenden Fußabschnitte 14, 16 ggf. auch neben ihrer Form ihre Positionen auf der Wand 22 verändern. Da die Kraftfahrzeugvorrichtung hier das mindestens eine Batteriemodul umfasst, ist sie bspw. auch als Batterievorrichtung oder Akkumulatorvorrichtung ausgebildet und/oder zu bezeichnen.
